Vorrichtung zum Antrieb von Webmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrich tung an Webmaschinen, bei deren Betrieb schlagartige Belastungsspitzen auftreten können, wobei die Vorrich tung zwei gegeneinander um ihre gemeinsame Achse ver drehbare Kupplungsscheiben und ein druckbelastetes Rutschkupplungselement aufweist, das bei Überlast eine gebremste relative Verdrehung der beiden Kupplungs scheiben zulässt, ferner eine Rückstellvorrichtung, welche nach dem Verschwinden der Überlast eine Rückstellbe wegung der Kupplungsscheiben in den Bereich ihrer ge genseitigen mittleren Ausgangslage herbeiführt, sowie schliesslich einen Anschlag, welcher die Relativbewe gung der beiden Kupplungsscheiben begrenzt, und wobei in tangentialer Richtung wirkende Federn der Rückstell vorrichtung mit dem einen Ende an der einen,
mit dem andern an der anderen Kupplungsscheibe abgestützt und derart vorgespannt sind, dass sie bei einer Verdrehung der Kupplungsscheiben gegeneinander diese wieder ge gen ihre Ausgangslage zurückführen. Eine Vorrichtung dieser Art ist im Hauptpatent Nr. 465 525 erläutert.
Die Charakteristik der Rückstellkraft, welche die bei den Kupplungsscheiben im Falle einer gegenseitigen Ver drehung wieder in die Ausgangslage zurückzudrehen sucht, wird einerseits durch die resultierende Kraft der tangential angeordneten, gegeneinander wirkenden Rück stellfedern, anderseits durch die Bremskraft des druck belasteten Rutschkupplungselementes bestimmt. Soweit keine besondern Vorkehrungen getroffen werden, ist die erstere, d.h. die resultierende Rückstellkraft der Federn (bzw. deren Drehmoment) proportional dem Verdre hungswinkel zwischen den beiden Scheiben. In der Ru helage ist diese Rückstellkraft gleich Null. Die zweite Komponente, die Reibung des Rutschkupplungselements, ist auf einen konstanten Wert eingestellt und wirkt jeder Verdrehung der beiden Kupplungsscheiben entgegen.
Mit einer solchen Anordnung erfolgt also, zum mindesten theoretisch, keine vollständige Rückführung der Kupp lungsscheiben auf den Ausgangspunkt, da bei kleinen Ausschlägen die Rückstellkraft kleiner ist als die Brems kraft der Rutschkupplung. In Wirklichkeit werden sich die beiden Scheiben während des Betriebes mit der Zeit doch wieder auf die Ausgangslage zurückfinden, da ja der Drehsinn der zu übertragenden Drehmomente während der Arbeitsperiode der Webmaschine ändert und zudem Erschütterungen auftreten, welche bewirken, dass die Rutschkupplung unter dem Einfluss der Rückstellkraft mit der Zeit etwas nachgibt.
Es besteht somit eine gewis se Unsicherheit betreffend die gegenseitige Lage der an treibenden und der getriebenen Welle.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rück stellvorrichtung zu schaffen, welche die beiden Kupp lungsscheiben trotz der Bremswirkung der Rutschkupp lung mit Sicherheit wieder genau in die ursprüngliche Ausgangsstellung zurückführt.
Die Erfindung besteht darin, dass der Rückführ-Fe derweg jeder der vorgespannten, in tangentialer Richtung wirkenden Rückstellfedern durch einen an derjenigen Kupplungsscheibe befestigten Anschlag begrenzt ist, auf die sich das dem Anschlag abgekehrte Ende der Rück stellfeder abstützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vor richtung eine den Federweg bzw. die Vorspannung der tangential wirkenden Rückstellfedern verändernde Ein stellvorrichtung aufweisen.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung kann er reicht werden, dass die Rückstellkraft jeder der Rück stellfedern nur so lange zwischen den beiden Kupplungs scheiben wirksam ist, als diese in bezug auf die Ausgangs lage entgegen der Rückstellkraft der betreffenden Feder gegeneinander verdreht sind. Sobald die Ausgangslage wieder erreicht ist und/oder solange eine Verdrehung in der Richtung der Rückstellkraft über die Ausgangslage hinaus stattfindet, wird die Federkraft vollständig durch den Anschlag aufgefangen, und die Feder kann der Be wegung ihrer bisherigen Auflagefläche an der andern Kupplungsscheibe nicht über den durch den Anschlag be stimmten, als Ausgangslage bezeichneten Punkt hinaus folgen.
Auf diese Weise wird eine Rückstellcharakteristik erzielt, welche nach beiden Drehrichtungen ein Rück stellmoment aufweist, das bereits bei der geringsten Ver drehung aus der Ausgangslage einen bestimmten, mit Vorteil einstellbaren Ausgangswert annimmt, der durch die Vorspannung einer Rückstellfeder bestimmt ist und in der Folge bei zunehmender Verdrehung linear ansteigt. Anhand der. Zeichnungen werden Ausführungsbeispie le der erfindungsgemässen Vorrichtung sowie deren Wir kungsweise näher beschrieben.
Dabei zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ausführungs form der beiden Kupplungsscheiben, mit den zur Kenn zeichnung der Erfindung wesentlichen Teilen, in axialer Richtung gesehen, in einer Ausführung mit herkömmli cher Rückstellvorrichtung.
Fig. 2 teilweise im Schnitt, eine der Fig. 1 entsprechen de Seitenansicht.
Fig. 3 teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Rückstellvorrichtung unter über last, wobei die beiden Scheiben im einen Sinn gegeneinan der verdreht sind.
Fig. 4 die gleiche Rückstellvorrichtung wie Fig. 3 in der Ausgangs- bzw. Ruhelage.
Fig. 5 dieselbe Rückstellvorrichtung wie Fig. 3 und 4, in einer Lage, die durch eine gegenüber Fig. 3 im umge kehrten Sinne erfolgte Verdrehung der beiden Scheiben gekennzeichnet ist.
Fig. 6 die gleiche Rückstellvorrichtung wie Fig. 4 nochmals in Ruhelage, wobei die Vorspannung der Rück stellfedern gegenüber den Fig. 3 bis 5 verringert ist.
Fig. 7 in kleinerem Massstab und teilweise im Schnitt, eine Aufsicht ähnlich Fig. 1, jedoch einer vollständigen, mit Rückstellvorrichtung nach Fig. 3 bis 6 ausgerüsteten Kupplung, in axialer Richtung gesehen, wobei die beiden Kupplungsseheiben ähnlich wie in Fig. 3 leicht gegen einander verdreht sind.
Fig. 8 die Rückstellcharakteristik einer Antriebsvor richtung mit gegeneinander wirkenden Rückstellfedern bisher üblicher Anordnung gemäss Fig. 1.
Fig. 9 die Rückstellcharakteristik einer erfindungsge- mässen Antriebsvorrichtung, gemäss Fig. 3 bis 7. Gleiche Teile sind auf allen Figuren mit gleichen Be zugsziffern bezeichnet. In den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2 und 7 ist die eine Kupplungsscheibe 1 als Ket tenrad ausgebildet. Sie trägt zwei fest eingesetzte, z.B. ein genietete, eingeschraubte oder eingeschrumpfte Bolzen 3, welche in kreisbogenförmige Ausschnitte 4 der anderen Kupplungsscheibe 2 hineinragen und damit den Winkel einer allfälligen Verdrehung der Kupplungsscheiben ge geneinander auf die Länge des Ausschnittes 4 begren zen.
Auf den in Fig. 2 rechten Enden 3a des Bolzens 3 befindet sich ein Gewinde, auf dem eine Mutter und Ge genmutter verstellbar eingeschraubt sind, die nach Be darf die Vorspannung eines in axialer Richtung wirken den, ebenfalls vom Bolzen 3 getragenen Federpaketes 7 zu verändern gestatten. Das Federpaket 7 verschiebt auf dem Bolzen 3 eine Deckscheibe 6 in axialer Richtung und presst dadurch die zweite Kupplungsscheibe 2 zwischen der Deckscheibe 6 und der Kupplungsscheibe 1 zusam men. An den Berührungsflächen der Kupplungsscheibe 1 und der Deckscheibe 6 mit der Kupplungsseheibe 2 ist je ein Bremsbelag 5 angebracht. Diese ganze Vorrichtung 1-7 bildet ein durch einen Federdruck belastetes Rutschkupp lungselement, das in der Lage ist.
Drehmomente bis zu einem bestimmten, einstellbaren Grenzwert schlupffrei zu übertragen. Bei Eintreten von Überlast verdrehen sich die beiden Kupplungsscheiben 1, 2 gegeneinander, bis der Bolzen 3 an das Ende des kreisbogenförmigen Aus schnittes 4 anschlägt. Die Bremsbeläge der Rutschkupp lung wirken während der Verdrehungsbewegung dämp fend und vernichten einen Teil der Überlast-Spitzen-Ener gie durch Umwandlung in Wärme.
Die Rückstellung der beiden Kupplungsscheiben 1, 2 in ihre gegenseitige Ausgangslage, nach Verschwinden der Überlast, erfolgt durch die in tangentialer Richtung wirkende Tellerfederpakete 9a, 9b, die mit einem Ende am auf der Scheibe 1 befestigten Federhalter 8, mit dem andern an den entsprechenden Auflageflächen 18 eines Ausschnittes 17 der Scheibe 2 abgestützt sind und bei einer Verdrehung der beiden Kupplungsscheiben diese wieder in die gegenseitige Ausgangslage zurückzuführen suchen.
Die Charakteristik einer solchen einfachen Rückstell vorrichtung ist aus Fig. 8 ersichtlich. Die Rückstellkraft eines Rückstell-Elementes entspricht im wesentlichen der Differenz der Rückstellkraft der beiden Federpakete 9a, 9b und ist dem Verdrehungswinkel zwischen den beiden Scheiben proportional (P = C - S, wobei P die Rück stellkraft, C eine Federkonstante und S die lineare Aus lenkung längs der Federachse bedeuten). In der Fig. 8 ist der Verlauf der Rückstellkraft mit der Geraden 30 angedeutet. Die Bremskraft PB der Rutschkupplung 1-7 kann als konstant angenommen werden. Sie wirkt jeweils in der der Verdrehungsbewegung entgegengesetzten Richtung.
Das der Verdrehung der Scheiben durch eine Überlast entgegengesetzte resultierende Drehmoment ver läuft somit vom Schnittpunkt mit der P-Achse an nach den strichpunktierten Geraden 31a, gegenüber der Ge raden 30 im rechten Zweig, um PR parallel nach oben, im linken Zweig um PB nach unten verschoben.
Beim Zurückdrehen nach dem Aussetzen der Über last verläuft die resultierende Rückstellkraft von rechts her entsprechend der um P" gegenüber der Geraden 30 nach unten (bzw. von links her nach oben) versetzten, gestrichelten Geraden 31b, bis zu ihrem Schnittpunkt mit der S-Achse, um im Bereich 35 zwischen den beiden Schnittpunkten eine Zone zu bezeichnen, in der die Rückstellvorrichtung unwirksam ist.
Um diese Unwirksamkeitszone 35 zum Verschwinden zu bringen, wird die Rückstellvorrichtung gemäss der Er findung beispielsweise nach Fig. 3 bis 7 aufgebaut. An der einen Abstützfläche 18 im Ausschnitt 17 der Scheibe 2 ist ein Bolzen 25 eingeschraubt und mit einer Mutter 27 gesichert. Am Bolzen 25 ist ein Anschlagstück 26 be festigt, dessen Länge genau der Dicke des Federhalters 8 auf Scheibe 1 entspricht. In der Ruhe- bzw. Ausgangs lage der beiden Scheiben füllt das Anschlagstück 26 eine entsprechende Bohrung des Federhalters 8 aus.
Wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist, liegen die Federführungsringe 24 bzw. 21 der beiden Rückstellfedern 9a, 9b sowohl an den Anschlagkanten des Anschlagstückes 26 als auch auf den Abstützflächen des Federhalters 8 auf und halten infolge der Vorspannung der beiden Federn 9a, 9b die beiden Scheiben in ihrer gegenseitigen Ausgangslage fest. Tritt infolge einer Überlast beispielsweise eine Verdre hung der Scheibe 1 im Gegenuhrzeigersinne gegenüber der Scheibe 2 auf, so bewegt sich in Fig. 3 der Federhal ter 8 um den Ausschlag S1 nach oben und drückt die obe re Rückstellfeder 9a um diesen Betrag zusammen, wäh rend die untere Feder 9b dieser Bewegung wegen des Anschlags 26 nicht folgen kann. Zwischen der Auflage fläche am Federhalter 8 und dem Federführungsring 21 der Feder 9b entsteht ein Spalt 23.
Die Feder 9a übt, da ihre Gegenfeder 9b mit dem Federhalter 8 nicht mehr in Berührung steht, infolge einer Vorspannung eine erheb lich grössere Rückstellkraft auf dem Federhalter 8 aus, als wenn der Federführungsring 21 nicht vom Anschlag zurückgehalten würde. Nach dem Aussetzen der Überlast drückt die Rückstellfeder 9a den Federhalter 8 wieder in die Ausgangslage nach Fig. 4 zurück.
Erfolgt die Verdrehung der Scheibe 1 gegenüber der Scheibe 2 im Uhrzeigersinne, so bewegt sich der Feder halter 8, wie in Fig. 5 gezeigt ist, relativ zur Scheibe 2 und zu dessen Anschlagstück 26 um SZ nach unten und drückt die Feder 9b zusammen, während die Feder 9a durch das Anschlagstück 26 in der Ausgangslage fest gehalten bleibt. Die Rückführung in die Ausgangslage erfolgt wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben, jedoch in umgekehrter Richtung und mit vertauschten Rollen der Federn 9a und 9b bzw. der Federführungsrin ge 21 und 24.
Fig. 9 zeigt den Verlauf des Rückstellungsmoments P zwischen den beiden Scheiben 1 und 2 in Funktion der Auslenkung S für die erfindungsgemässe Rückstellvor richtung. In jeder Richtung nimmt die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung zu, doch ist die Kurve im Nullpunkt gebrochen und macht einen Sprung von +Ps auf -Ps (Ps = Federvorspannung), wenn der Ausschlag S von positiven nach negativen Werten übergeht. Aus der Kurve Fig. 9 ist somit ersichtlich, dass trotz der bremsen den Wirkung der Rutschkupplung 1-7, die wie in Fig. 8 durch die gegenüber der Geraden der Federkraft 33 um die Bremskraft PB nach oben bzw. unten verschobenen Geraden 34a und 34b angedeutet ist, kein Unwirksam keitsbereich 35 mehr vorhanden ist, sondern dass im Ge genteil eine gewisse Rückstellkraft PR = Ps-PB die bei den Scheiben auch in ihrer gegenseitigen Ruhelage noch festhält.
Aus Fig. 7 ist der Aufbau einer Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 1, jedoch ausgerüstet mit einer erfindungsge- mässen Rückstellvorrichtung nach Fig. 3 bis 6 und Fig. 9 dargestellt. Aus der Lage der Bolzen 3 bzw. 3a und der Federhalter 8, die von der Kupplungsscheibe 1 getragen sind und die Rückstellfedern 9a zusammendrücken, ist ersichtlich, dass die Scheibe 1 gegenüber Scheibe 2 im Gegenuhrzeigersinne (d.h. wie in Fig. 3) verdreht ist.
Die Bezugsziffer 21 bezeichnet den mit dem Federhal ter 8 und dem Anschlag 26 in Berührung kommenden Fe derführungsring der Rückstellfeder 9b. Er trägt auf sei nem zylindrischen Teil ein Gewinde, auf dem ein wei terer hülsenförmiger Ring 22 aufgeschraubt und dadurch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Der Füh rungsring 21 und die Hülse 22 bilden eine Einstellvor richtung, mit der die Rückstellkraft bzw. die Vorspan nung Ps der Feder in der Ruhelage der beiden Scheiben in weiten Grenzen auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Gegenüber Fig. 3 bis 5 ist in Fig. 6 bei spielsweise eine Einstellung gezeigt, bei der die Hülse 22 fast völlig nach oben an den Flansch des Führungsrings 21 hinauf geschraubt ist, so dass die beiden Federn in der Ruhelage weitgehend entspannt sind.
Die Erfindung ist nicht an die oben erwähnte Aus führungsform gebunden. Insbesondere kann die Kupp lungsscheibe 1 ohne Zahnkranz ausgeführt sein und mit einer eigenen Nabe auf einer zweiten Welle sitzen. Die Rutschkupplung 1-7 und die Einstellvorrichtung 21, 22 können eine andere, an sich bekannte Form aufweisen oder die gezeigten Federelemente durch federnde Ele mente mit ähnlicher Charakteristik ersetzt sein.